气候变化研究方法_气候变化研究综述

1.气候变化的统计学解释

2.国家应对气候变化取的措施和做法有什么？

3.利用天然γ测井曲线反演古气候变化

4.大数据怎样帮助我们了解气候变化

5.全球气候变暖的原因及其影响及其计策

6.细说气候是怎么变化的？

7.气候变化的解决方案

菲尔琼斯（PhilJones）是一位英国气候学家，也是气候研究领域的重要人物之一。他曾经担任英国伊斯特本大学气候研究中心主任，并且是联合国气候变化专门委员会的成员之一。在他的职业生涯中，他为气候研究做出了巨大的贡献，推动了人类对气候变化的认识和应对。

菲尔琼斯的研究成果

菲尔琼斯的研究成果非常丰富，其中最为著名的就是他对全球气温变化的研究。他和他的团队通过收集和分析大量的气象数据，发现了近几十年来全球气温不断升高的趋势。这个趋势被称为“全球变暖”，引起了全世界的广泛关注。菲尔琼斯的研究结果也成为了国际气候变化政策制定的重要依据。

除了全球气温变化，菲尔琼斯还研究了全球海平面上升、极地冰盖消融等气候变化问题。他的研究成果被广泛引用和应用于气候变化领域的各个方面，包括气候模型的建立、气候预测和应对气候变化的政策制定等。

菲尔琼斯的研究方法

菲尔琼斯的研究方法非常严谨和科学。他和他的团队通过收集和整理大量的气象数据，建立了全球气候变化的数据集。这个数据集包括了全球各地的气温、降雨量、海平面高度等指标，时间跨度长达几十年。菲尔琼斯和他的团队通过对这些数据的分析和处理，发现了全球气温变暖的趋势。

菲尔琼斯的研究方法还包括了气候模型的建立和应用。他和他的团队建立了多个气候模型，通过对这些模型的比较和验证，提高了气候预测的准确性。菲尔琼斯的研究方法被广泛认可，成为了气候研究领域的标杆。

菲尔琼斯的影响

菲尔琼斯的研究成果和方法对气候研究领域的发展产生了深远的影响。他的研究成果成为了全球气候变化政策制定的重要依据，推动了全球对气候变化的认识和应对。他的研究方法也成为了气候研究的标杆，被广泛应用于气候预测、气候模拟和政策制定等领域。

菲尔琼斯的影响还体现在他对气候研究领域的培养和推广上。他曾经担任英国伊斯特本大学气候研究中心主任，培养了一批杰出的气候学家。他也积极参与国际气候变化政策制定和宣传，推广气候科学知识，增强公众对气候变化的认识和应对意识。

气候变化的统计学解释

中国近五千年来气候变迁的初步研究

教导我们：“在生产斗争和科学实验范围内，人类总是不断发展的，自然界也总是不断发展的，永远不会停止在一个水平上。”有些人认为在人类历史时期，世界气候并无变动。这种唯心主义的论断，已被我国历史记录所否定。

在中国的历史文献中，在丰富的过去的气象学和物候学的记载，可惜非常分散。这篇论文就手边的材料进行初步分析，希望把近五千年来的气候变化的主要趋势写出一个轮廓。

在东亚季风区域内，雨量的变动常趋极端，而温度的变化在冬春即能影响农作物的生长。我国冬季温度主要受西伯利亚冷空气所控制，升降比较统一。因此，本文以冬季温度作为气候变动的指标。

近五千年的时间，根据材料的性质，可分为以下四个时期。

考古时期（约公元前3000——1100年）

西安附近的半坡村遗址（属于仰韶文化，用14C同位素测定为约5600——6080年前）和河南安阳殷墟（约公元前1400——1100年）的发掘表明，当时猎获的野兽中有竹鼠、麞和水牛等热带和亚热带的动物，而现在西安和安阳一带已经不存在这些动物了。此外，在殷代留下来的甲骨文上可以看出当时安阳人种稻比现在大约要早一个月。在山东历城县发掘龙山文化遗迹中找到一块炭化竹节，有些陶器外表也似竹节。这说明在新石器时代晚期，竹类的分布在黄河流域，可直到东部沿海。根据这些事实，我们可以设，五千年以来，竹类分布的北限大约向南后退1°—3°纬度。对照黄河下游和长江下游各地温度，可以说五千年前的仰韶到三千年前的殷墟时代是中国的温和气候时代，比现在年平均温度高2℃左右，正月份的平均温度高3°—5℃。

物候时期（公元前1100——公元1400年）

人们要知道一年中寒来暑往，常常用肉眼来看降霜下雪，河开河冻，树木抽芽发叶、开花结果，候鸟春来秋往，等等，这就是物候。物候学也可以说是没有观测仪器时代的气象学和气候学。我国劳动人民早在公元前十一世纪便开创了这种观测，积累了三千年的丰富材料。

中国的许多方块字，用会意象形来表示。在周朝（公元前1066年开始，定都于西安附近的镐京）初年的文件中，如衣帽、器皿、书籍、家具和乐器等名称都以“竹”为头，表示这些东西最初都是用竹子做成的。可见周初黄河流域竹类广泛生长，而现在则不行了。商周时代，黄河流域的劳动人民都从事农业和畜牧业。对于他们，季节的运行是很重要的事。人民用各种方法来定春分，作为农业操作的开始时期。当时位于山东近海的郯国人民，每年观测家燕的最初来到以定春分，但是现在家燕3月22日才到长江下游。郯城和长江下游的上海两地的年平均温度相差1．5℃，正月平均温度相差4．6℃。这个结果与考古时期用竹子分布区域变化的方法所得的结果是一致的。

周初温暖的气候不久就恶化了，汉江在公元前903年和8年就两次结冰。但是，到春秋时期（公元前770—481年）又和暖了。《左传》中往往提到，山东鲁国过冬，冰房得不到冰。周朝中期，黄河流域下游到处可以生长梅树。《诗经》中就有五次提过梅。《秦风》中有“终南何有？有条有梅”的诗句。终南山位于西安之南，现在无论是野生的还是栽培的，都无梅树了。而且在商周时期，梅子被普遍用来调和饮食，因当时不知有醋。这说明梅树的普遍性。战国秦汉时期，气候继续暖和。清初的张标研究了秦朝《吕氏春秋》中的物候资料，认为秦时春初物候要比清初早三个星期。汉朝司马迁在《史记》中描写了当时经济作物的分布，如桔在江陵（四川），桑在齐鲁（山东），竹在渭川（陕西），漆在陈夏（今河南南部）。这些亚热带植物的北界比现时都推向北方。公元前110年，黄河在瓠子决口，斩伐了河南淇园的竹子编筐盛石子来堵口，可见那时河南淇园竹子的繁茂。

到东汉时代，即公元之初，我国天气有趋于寒冷的趋势，有几次冬天严寒，国都洛阳晚春还降霜雪，但冷的时间不长。当时，河南南部的桔和柑还十分普遍。直到三国时代，曹操（公元155—220）在铜雀台（今河南临漳西南）种桔，已经不能结实了，气候已比司马迁时寒冷。曹操儿子曹丕在公元225年，到淮河广陵（今淮阴）视察十多万士兵演习。由于严寒，淮河忽然结冰，演习不得不停止。这是我们所知道的第一次有记载的淮河结冰。那时，气候已比现在寒冷。这种寒冷继续下来，直到第三世纪后半叶，特别是公元280—289年这十年间达到顶点。当时每年阴历4月份降霜，估计那时的年平均温度比现在低1°—2℃。南北朝时（公元420—579年），南京覆舟山筑有冰房，是用以保存食物新鲜的。那时南京的冬天应比现在要冷2℃，才能提供储藏需用的冰块。约在公元533—544年出版的《齐民要术》，总结了六朝以前中国农业最全面的知识。根据这本书，当时黄河以北阳历4月中旬杏花盛开，5月初旬桑树生叶，与现在相比约迟了两周到四周。此外，书中还讲到当时黄河流域石榴树过冬要“以蒲藁裹而缠之”，也表明六世纪上半叶比现在冷。

隋唐时代（公元581—907年）中，在第七世纪中期，气候变得和暖了。公元650年、669年和678年的冬季，国都长安无冰无雪。八世纪初和九世纪的初和中期，西安的皇宫里和南郊的曲池都种有梅花，而且还种有柑桔。公元751年皇宫中柑桔结实，公元841—847年也有过结实的记录。柑桔只能抵抗—8℃的低温，而现在的西安几乎每年的绝对最低温度都在—8℃以下。到公元十一世纪初期，华北已不知有梅树了。宋朝诗人苏轼（公元1036—1101年）有“关中幸无梅”的诗句。王安石（公元1021—1086年）嘲笑北方人误认梅为杏，他的咏红梅诗有“北人初不识，浑作杏花看”的句子。从这种物候的常识，就可知道唐宋两朝温寒的不同。十二世纪初期，中国气候加剧转寒。公元1111年太湖全部结冰，冰上还可以通车。太湖和洞庭山出了名的柑桔全部冻死。杭州落雪频繁，而且延到暮春。根据南宋的历史记载，从公元1131—1260年，每十年降雪平均最迟日期是4月9日，比十二世纪以前十年的最晚春雪约推迟一个月。公元1153—1155年，苏州附近的南运河冬天结冰。公元1170年阳历10月，北京西山遍地皆雪。现在，这种现象是罕见的了。福州是中国东海岸生长荔枝的北限，一千多年来，曾有两次荔枝全部死亡，一次在公元1110年，另一次在1178年，均在十二世纪。

日本的封建主历年在西京花园设宴庆祝日本的樱花盛开，从公元九世纪至十九世纪，均有日期的记载，从而保留了一份物候记录。这个樱花开放时期，以第九世纪为最早，第十二世纪为最迟。

十二世纪刚结束，杭州的冬天又开始回暖。公元1200年、1213年、1216年和1220年，杭州没有冰和雪。这个时候，北京的杏花也是在清明开放，与今日相同。这种温暖气候好象继续到十三世纪的后半叶。因为自隋唐在河内（今河南博爱）、西安和凤翔（陕西）设立的管理竹园的竹监司，在宋元两代断断续续，直到明朝（公元1368—1644年）末年才完全停止。从此，竹子在黄河以北不再作为经济林木而培植了。

十三世纪初和中期的比较温暖的期间是短暂的，不久冬季又严寒了。据收集到的记载，公元1309年，无锡一带运河结冰。公元1329年和1353年，太湖结冰数尺，桔树再次冻死。1351年阳历11月黄河在山东境内就有冰块顺流而下，而近年河南和山东到12月时黄河才出现冰块。当时家燕在北京是4月末来，8月初去，同现在物候记录相比，来去各晚早一周。可见，十四世纪比十三世纪和现时为冷。日本樱花物候也有同样的反映。

公元1221年丘处机从北京出发去中亚见成吉思汗，曾路过新疆赛里木湖。他称之为“天池”。他说，湖的四周有山环抱，山上盖雪，影映湖中。但是，现在那些山峰上已无雪了。那些山峰高约三千五百米，说明那时雪线在三千五百米以下。现代天山这部分的雪线位于三千七百至四千二百米，则十三世纪的雪线大约比现在低二百至五百米。在欧洲的俄罗斯平原，寒冷期约在1350年开始；在德意志、奥地利地区，1429—1465年是气候显然恶化的开始；在英格兰，1430年、1550年和1590年的歉收，也与天气寒冷有关。由此可见，寒冷的潮流开始于东亚，而逐渐向西移。方志时期（公元1400——1900年）

近人曾经根据六百六十五种方志统计了太湖、鄱阳湖、洞庭湖、汉江和淮河的结冰年代（十三世纪至二十世纪），以及近海平面的热带地区降雪落霜年数（十六世纪开始）。从这些材料可以看出，我国温暖冬季是1550—1600年和1720—1830年间。寒冷冬季是在1470—1520年、1620—1720年和1840—1890年间。以世纪来分，则以十七世纪最冷，十九世纪次之。

这个结果与日本诹访湖（北纬36°，东经138°）的结冰日数相比较，是近乎一致的。只是日本严冬开始和结束的年代，比中国提早四分之一世纪。

上面谈到十五世纪到十九世纪冬季是相对寒冷的，最冷的是十七世纪，特别是公元1650—1700年间。例如，江西的桔园和柑园在公元1654年和1676年两次寒潮中，完全毁灭了。在这五十年期间，太湖、汉江和淮河均结冰四次，洞庭湖也结冰二次。我国热带地区，冰雪也极频繁。湖北沙市在1608—1617年记载有过桃、杏、丁香、海棠等开花日期，与今日武昌相比，要迟七天到十天。1653—1655年间北京物候记载与现在相比，也要差迟一、二星期。并且根据当时旅行记录，1653年11月18日天津运河已冰冻，不能通航，只得乘车到北京；1656年返程时，北京运河是3月5日解冻的。因此可以估计当时封冻期为一百零七天，而目前冰冻期只有五十六天。从物候的迟早可以估算北京在十七世纪中叶冬季要比现在冷2℃左右。仪器观测时期

清代（公元1644—1910年）北京、南京、杭州和苏州有过雨日的记载，根据秋季初次降雪到春节末次降雪的平均日期，得出结论是，1801—1850年间比其前的1751—1800年间和其后的1851—1900年间为温暖。这与上节资料是相符合的。

根据上海气温的趋势，十九世纪最后二十五年气候寒冷，18年左右冬季温度达到平均值，随后在平均值以上约十四年。约在1910—1928年，温度又逐渐下降到平均值以下。然后升高，1945—1950年超出平均值0．6℃。此后，温度逐渐降低，1960年回到平均值。在这期间，天津的冬季温度趋势，也与上海类似，但顶峰和底点比上海早几年到来，幅度也较大；而香港的曲线波动顶峰和底点则比上海迟滞，幅度也较小。上海八十多年的气候变幅，在0．5—1℃上下摆动。这种摆动直接影响植物和动物的生产，间接控制病虫害的发生，以及影响农业操作和农业生产。

中国近八十年以来的温度变迁，已使天山雪线和冰川进退受到了影响。根据中国科学院冰川队的调查，证明在1910—1960的五十年间，由于气温升高了，天山雪线上升四十至五十米，西部冰川舌后退五百至一千米。东部天山冰川舌后退二百至四百米。同时，森林上限也升高一点。因为发现有新鲜的冰川堆积物，无论是在风化程度还是在土壤、植被发展方面，都明显地区别于古老的冰川堆积，所以可以认为现在覆盖在天山高峰的冰川是历史时代（即1100—1900年寒冷期）的产物，而不是第四纪冰川期的残余。

本文可导致下列初步性结论：

（一）在我国近五千年中的最初二千年（即从原始氏族时代的仰韶文化到奴隶社会的安阳殷墟），大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右。一月温度大约比现在高3°—5℃。

（二）在那以后，有一系列的上下摆动，其最低温度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，摆动的范围为1°—2℃。

（三）在每一个四百至八百年的期间里，可以分出五十至一百年为周期的小循环，温度升降范围是0．5°—1℃。

（四）上述循环中，任何最冷的时期，似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传播到欧洲和非洲的大西洋海岸，同时也有从北向南传播的趋势。

我们把公元三世纪以来欧洲温度升降与中国的作一对比，发现两地温度波澜起伏是有联系的。在同一波澜起伏中，欧洲的波动往往落在中国之后。由于一地的雪线升降与温度有一定关系，将我们的结果与挪威的雪线高低相比，大体也是一致的，但有先后参差之别。只是公元前400年（战国时代），挪威出现过一个中国所没有的寒冷时期。

最近丹麦哥本哈根大学物理研究所在格陵兰岛上的冰川块中，以○的18次方的放射性同位素方法，研究结冰时的气温。一千七百年来格陵兰气温的升降与本文结果是一致的。此外，三千年前中国有一个寒冷时期，在格陵兰有○的18次方方法也得出了同样的反映。

本文主要是用物候方法来揣测古气候的变迁。物候是最古老的一种气候标志，用○的18次方和○的16次方的比例来测定古代冰和水的古气温是近代的方法，而两种途径得出的结果竟能大体符合，这也证明了用古史书所载物候材料来做古气候研究是一个有效的方法。我们若能掌握过去气候变动的规律，则对于将来气候的长期预报必能有所补益。我们若能以马克思主义、列宁主义、思想为指导，充分利用我国丰富的古代物候、考古资料，从古代气候研究中作出周期性的长期预报，是可以得出结果的。

国家应对气候变化取的措施和做法有什么？

气候变化统计学解释是指涉及气候要素（如温度、降水、风等）的平均状态和离散程度随时间的变化。

1、气候变化的统计学解释关注的是气候要素的平均状态随时间的变化。这可以通过对长时间序列的气候数据进行时间序列分析来实现。例如，可以通过对全球气温数据的时间序列进行分析，来检测全球气温的长期上升趋势。这种上升趋势可能是由于人类活动导致的温室气体排放增加引起的。

2、气候变化的统计学解释还关注气候要素的离散程度随时间的变化。这可以通过对气候数据的方差、标准差等统计指标进行分析来实现。例如，如果发现一个地区的气候要素的方差在过去的几十年中有所增加，这可能意味着该地区的气候变化变得更加不稳定，极端气候的发生概率也可能增加。

3、统计学在气候变化研究中发挥了重要作用，提供了描述气候变化特征、确定气候变化原因和预测未来气候变化的工具和方法。通过应用统计学方法，我们可以更好地理解和应对气候变化带来的挑战。

气候变暖的原因：

1、自然因素方面，太阳辐射、火山活动、地球轨道变化等都会对气候产生影响。例如，火山爆发会将大量气体和火山灰释放到大气中，影响太阳辐射的传输，导致地表温度下降。然而，这些自然因素对气候变暖的影响较小，不是主要原因。

2、人为因素方面，大气中温室气体的增加是导致气候变暖的主要原因。温室气体主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等，它们能够吸收并重新发射红外辐射，导致地球表面温度升高。此外，人类活动还会产生大量废气和污染物，如煤、石油、天然气的燃烧，导致二氧化碳等温室气体排放量增加。

3、森林砍伐等人类活动也会对气候产生影响。森林能够吸收并储存二氧化碳，减少大气中的温室气体含量。然而，人类大规模的森林砍伐和土地利用变化导致森林面积减少，进而导致二氧化碳等温室气体的排放量增加。

利用天然γ测井曲线反演古气候变化

国家方案，应对气候变化 气候变化问题是国际社会亟待解决的重大问题。正确处理社会经济发展、控制温室气体排放和适应气候变化三者之间的关系，是我国实现可持续发展一项长期而又艰巨的任务。为了切实加强对我国应对气候变化工作的指导，5月30日，院常务会议决定颁布《中国应对气候变化国家方案》（以下简称“国家方案”）。

为什么要出台国家方案

第一，编制国家方案是我国履行国际义务的需要。《联合国气候变化框架公约》要求所有缔约方制定、执行、公布并经常更新应对气候变化的国家方案。

第二，制定国家方案也是全面贯彻落实科学发展观的必然要求。我国人口众多、经济发展水平低、气候条件差、生态环境脆弱，是最易受气候变化不利影响的国家之一。同时我国正处于经济快速发展阶段，近年来由于能源消费量的大幅上升，造成了二氧化碳排放量的迅速增加，实现“十一五”规划纲要提出的控制温室气体排放取得成效的目标，形势严峻、任务艰巨。

第三，国家方案是我国第一份应对气候变化的政策性文件，也是发展中国家颁布的第一部应对气候变化国家方案。颁布实施国家方案，彰显了负责任大国的态度，将对我国应对气候变化工作产生积极的作用，也将为全球应对气候变化作出新的贡献。

国家方案要解决什么问题

我国气象灾害频发，其灾域之广、灾种之多、灾情之重、受灾人口之众，在世界上都是少见的。气候变化对我国影响体现在农业、森林和其他生态系统等领域。

国家方案指出，我国应对气候变化面临着七大挑战：

一是发展模式。随着经济发展，能源消费和二氧化碳排放量必然要持续增长，减缓温室气体排放将使我国面临开创新型的、可持续发展模式的挑战。

二是能源结构。目前，我国是世界上少数几个以煤为主要燃料的国家。与石油、天然气燃料相比，单位热量燃煤的二氧化碳排放量分别高出约36％和61％。

三是能源技术自主创新。我国能源生产和利用技术落后是能源利用效率较低和温室气体排放强度较高的一个主要原因。

四是森林保护和发展。随着工业化、城镇化进程的加快，保护林地、湿地的任务加重，压力加大。

五是农业。我国是世界上农业气象灾害多发地区，人均耕地少、农业经济不发达、适应能力非常有限。如何在气候变化的情况下合理调整农业生产布局和结构，改善农业生产条件，确保农业生产持续稳定发展，对我国农业领域提高气候变化适应能力和抵御气候灾害能力提出了长期的挑战。

六是水开发和保护。如何在气候变化的情况下，加强水管理，优化水配置；加强水利基础设施建设；全面推进节水型社会建设，保障人民群众的生活用水，确保经济社会的正常运行；切实保护好河流生态系统，对我国水开发和保护领域提高气候变化适应能力提出了长期的挑战。

七是未来我国沿海由于海平面上升引起的海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化、河口海水倒灌等问题，对沿海地区应对气候变化提出了挑战。

为此，国家方案提出，我国应对气候变化的总体目标为：控制温室气体排放取得明显成效，适应气候变化的能力不断增强，气候变化相关的科技与研究水平取得新的进展，公众的气候变化意识得到较大提高，气候变化领域的机构和体制建设得到进一步加强。国家方案同时提出了到2010年的主要任务：一是通过实现单位国内生产总值能源消耗比2005年降低20％左右、可再生能源开发利用总量在一次能源供应结构中的比重提高到10％左右等目标，努力减缓二氧化碳排放。二是通过实现新增改良草地2400万公顷、治理退化、沙化和碱化草地5200万公顷等目标，不断增强适应气候变化的能力。

国家方案提出的政策措施

一是提出了一系列控制温室气体排放的政策措施。国家方案强调，各地区、各部门要全面落实院确定的各项节能降耗措施，通过调整产业结构、推动科技进步、加强依法管理、完善激励政策和动员全民参与，大力推进节能降耗。逐步改善能源结构，大力发展水电、风电、太阳能、地热能、潮汐能和生物质能等可再生能源，积极推进核电建设。继续开展植树造林工作，实施退耕还林还草、天然林保护等重点生态建设工程。大力发展循环经济，实施清洁生产，发展煤层气产业，最大限度地减少煤炭生产过程中的能源浪费和甲烷排放，加强农村沼气建设和城市垃圾填埋气回收利用。继续贯彻落实生育基本国策，严格控制人口增长。

二是提出了增强适应气候变化能力的政策措施。国家方案要求，各有关地区和部门要加强农田基础设施建设，调整农业生产布局，选育抗逆品种，治理草原退化和土地荒漠化。加强对森林和其他自然生态系统的保护。合理开发和优化配置水，加强农田水利基本建设，加大节水力度，建设大江大河防洪工程体系，提高农田抗旱标准。加强海洋和海岸带生态系统监测能力、海洋灾害应急能力建设，建设沿海防护林体系，提高沿海地区抵御海洋灾害的能力。加强对各类极端天气与气候的监测、预警、预报，科学防范和应对极端天气与气候灾害。

三是提出了加强科学研究与技术开发的政策措施。国家方案指出，要充分发挥科技进步和技术创新的作用，加大对气候变化相关科技工作的组织协调和投入力度，加快减缓和适应气候变化领域重大技术的研发、示范和推广。加强气候观测系统建设，开发全球气候变化监测预测预警技术、温室气体减排技术和气候变化适应技术等。加强应对气候变化的政策、战略和方案研究，加强气候变化科技领域的人才培养。

四是提出了提高气候变化公众意识的政策措施。国家方案认为，应逐步建立一支具有科学发展观和政绩观的干部队伍。充分利用媒体，加强对社会各阶层公众进行气候变化方面的宣传和教育活动，鼓励和倡导可持续的生活方式。建立公众和企业界参与应对气候变化工作的机制和渠道，发挥企业参与和公众监督的作用。完善气候变化信息发布的渠道和制度，充分发挥新闻媒介的舆论监督和导向作用。加强国际合作，积极借鉴国际上好的做法。

五是提出了加强应对气候变化工作机构建设的具体方案。国家方案提出，为切实加强对我国应对气候变化工作的领导，院决定成立国家应对气候变化领导小组。地方各级人民要加强对本地区应对气候变化工作的组织领导，抓紧制定本地区应对气候变化的方案，并认真组织实施。

另外，国家方案还阐明了我国在气候变化问题上的一些基本立场。例如，国家方案指出：各缔约方均应切实履行其在《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》下的各项承诺，发达国家应切实履行其率先取减排温室气体行动，并向发展中国家提供资金和转让技术的承诺。中国作为负责任的国家，将认真履行其在《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》下的义务。

（编辑：王谦）

大数据怎样帮助我们了解气候变化

许多地质学家根据钻探岩心的沉积物质组分的分析研究反演古气候的冷暖变化。而天然放射性元素容易被粘土物质和有机物质有机碳吸附。在沉积过程中由于粘土泥质颗粒细具有较大的表面积，沉积缓慢，有充裕的时间吸附更多的放射性元素。在地层中泥质碳含量高，表示当时沉积环境的水动力较弱，水体加深，湖（洋）面扩张。反应当时的气候是降水多，气候比较湿润。如果地层中砂质或碳酸盐含量高，表示当时沉积水体浅，沉积物质颗粒粗，降水少，气候干旱，导致水退。如果地层中沉积物质是砂质和泥质交互频繁，表示当时的沉积水体时深时浅，沉积环境不稳定而多变。

铀的化学性质比较活泼，在自然界中铀主要以U4+和U6+存在，U4+只存在于强酸性环境，当酸性减弱时，将生成U（OH）3+和UO2+。U6+易溶解迁移，U4+和U6+之间的转化主要决定于氧化还原电位，在氧化状态下，U4+转化为U6+，易随水流而迁移；在还原条件下，U6+还原为U4+沉淀，使岩层放射性增强。可见U的富集主要是沉积环境中有机质在成岩过程中对铀的还原和吸附作用。有机质是沉积环境中的还原剂和吸附剂。U的放射性γ射线总量与沉积岩中有机质（碳）成正相关关系（图7.3.1）。沉积岩中有机质含量由高变低，说明当时的沉积环境由深水湿润气候逐渐变为浅水干旱气候。因此，铀系的γ射线总量高，表示的是深水沉积，降水量丰富湿润的古气候。铀系的γ射线总量相对较低，指示为浅水沉积的干旱古气候。

图7.3.1 岩石中有机碳含量与铀含量的相关性

柴达木盆地的发育深受青藏高原隆升的影响，第四纪沉积深厚连续，沉积速率大，记录了环境变迁的信息。20世纪80年代以来“全球变化”研究推动了柴达木盆地第四纪古气候变迁研究，先后有多位学者利用油田深钻岩心的物质成分和古地磁测量资料进行古气候研究以及利用石油测井中的天然γ测井资料进行古气候研究获得了有效的成果。

柴达木涩中6井位于涩北构造轴东部近沉积盆地中心。该孔在380～1146 m段连续取心760 m有完整的γ测井曲线（GR）。760 m岩心年代测定从老至新为3.15～1.30 Ma（B.P.）。根据岩心取样，对蒿藜孢粉统计，对碳酸盐含量分析和氧同位素（δ18O）测量进行古气候变化研究（图7.3.2）。三者气候变化曲线波动形式相当一致，780 m 深以下气候变化幅度小而频率高。780 m 以浅变化幅度增大频率降低，即1.7 Ma（B.P.）气候偏湿润，以后趋向变干旱。图中δ18O低值段对应暖期，高值段对应冷期。图7.3.2中涩6井天然γ测井（GR）曲线（每米间距一个数据）是一条反应气候干湿波动的随年代变化的气候曲线，与蒿藜花粉统计值、碳酸盐含量、δ18O三者曲线对应很好。同样可划分为41个气候段，其年代值比较接近，相差最大1～2 ka。高值段（104脉冲/min）对应半深湖相和浅湖相，湖水较深，表明气候湿润。与δ18O低值（暖期）碳酸盐低含量即泥质多以及蒿藜花粉低值（湿润）相对应。GR曲线的低值段（8.5×103脉冲/min）表示湖水浅，为滨湖相、湖面收缩，对应气候干旱。与δ18O高值（冷期）、碳酸盐高含量（即泥质少），蒿藜花粉高值（干旱）相对应。浅滨湖GR值介于其中。相对应的四条气候曲线，对GR来讲，只有个别情况相差，如滨湖沼泽相沉积转为水下河道相沉积粉砂岩层时，应当是湖面扩展，GR应当是高值，但却出现低值，这时必须研究确定气候干湿变化。

由此可见，γ测井（GR）曲线，可作为古气候研究的替代性指标。

有人提出如果利用天然γ能谱测井中铀道数据和钍道/铀道比值数据测井曲线配合总道记录曲线，能更好地反演古环境。

图7.3.2 涩中6井蒿藜花粉碳酸盐δ18O和cGR曲线对比图

全球气候变暖的原因及其影响及其计策

大数据怎样帮助我们了解气候变化

气候变化确实威胁着我们的星球，全球都应感受到它的毁灭性后果。美国航空航天局（NASA）气候模拟中心（NCCS）高性能计算负责人Daniel Duffy博士，介绍了大数据对气候变化研究工作的至关重要性。

NCCS为大规模的NASA科学项目提供高性能计算、存储和网络。其中许多项目涉及全地球性天气和气候模拟。这些模拟生成的海量数据是科学家永远读取不完的。因此，益发有必要提供分析和观察这些模拟产生的大数据集的方法，更深入了解气候变化等重大科学问题。

大数据和气候变化：它们是怎样运作的？

大数据和气候研究息息相关；没有海量数据就无法进行气候研究。

NCCS拥有名曰“探索号超级计算机”的计算机集群，主要目标是提供必要的高性能计算和存储环境，以满足NASA科学项目的需求。探索号计算机正在开展一系列不同的科学项目，其中的大部分计算和存储被用于天气与气候研究。

探索号计算机是一种高性能计算机，专门为极大规模紧密耦合的应用而设计，是硬软件紧密结合和相互依存的系统。虽然该计算机没有被用于从卫星等遥感平台集数据，但该计算机运行的许多大气、陆地和海洋模拟都需要观测数据的输入。使用探索号计算机的科学家不断收集输入其模型的全球性观测数据。

然而，如果科学无法以有效手段观测和比对数据，即使向它们提供海量数据也毫无意义。NASA全球建模和模拟办公室（GMAO）增强性动画就是这方面的范例，该办公室利用多方来源的观测信息驱动天气预报。

GMAO的GEOS-5数据模拟系统（DAS）将观测信息与建模信息融合，以生成任何时间内都最为精确和质地统一的大气图像。每6小时的累计观测超过500万次，并对气温、水、风、地表压力和臭氧层的变量进行比对。模拟观测分八大类型，每类对不同来源的变量进行测量。

数据处理

气候变化模型需要具有大量存储和数据快速接入且数据不断增加的计算。为满足这一要求，探索号计算机由多个不同类型的处理器组成：79200个英特尔Xeon核心、28800个英特尔Phi核心和103680个NVIDIA图像处理器（GPU）CUDA核心。

探索号计算机的总计算能力为3.36万亿次，或每秒3,694,359,069,327,360次浮点运算。为使大家更好地理解这一规模的计算能力，该计算机可在一秒钟内完成活在世上的每个人以每秒将两个数字相乘的速度连续运算近140个小时的运算量。

除了计算能力外，探索号计算机还具有约33拍字节（petabyte）的磁盘存储空间。典型的家庭硬盘容量为一兆兆（terabyte）字节，因此，该计算机的存储能力相当于33000个这类磁盘。如果用它存储音乐，你可以编排一个长度超过67000年而不重复的演奏清单。

NCCS每年都对探索号计算机进行升级。随着其服务器和存储的老化，在四或五年后替换而不是继续运行部分设备实际上能够提高效率。例如2014年年底至2015年年初利用升级的计算机群取代了探索号计算机2010年升级的设备。在地面空间、功率和冷却包络相同的情况下，升级后的NCCS可将计算能力提高约7倍。退役设备通常会转变用途，用于内部支持和其他业务或大学等外部站点，包括马里兰大学巴尔的摩分校（UMBC）和乔治梅森大学（GMU）。

数据映射：气候变化与预测

NCCS生成的数据推动了不同重要研究和政策文件的起草工作。

这一数据使人们能够就我们星球的气候变化影响进行更知情的对话，并有助于决策机构针对气候预测制定出适用战略与行动。例如，该数据已被用于气候变化专门委员会（IPCC）推出的评估报告。NCCS从事和NASA科学可视化工作室观测的数据模拟，介绍了IPCC第五次评估报告提出的气候模型，对气候和降雨预计在整个21世纪的变化方式做了说明。

于2005年袭击了美国墨西哥湾沿岸的卡特里娜飓风突显了准确预报的重要性。虽然它造成了巨大损失，但要不是预警预报给人们留出了适当准备时间，损失就会严重得多。如今，NCCS的超级计算机主要负责GMAO全球环流建模，其分辨率比卡特里娜飓风时提高了10倍，因而能够更准确地观察飓风内部，并有助于对其强度和规模做出更精确的估计。这意味着气象学家能够更深入地了解飓风的走向及其内部活动，这对于就卡特里娜飓风这类极端天气做出成功规划和准备至关重要。

此外，观测系统模拟试验（OSSE）还利用全球气候模型的输出成果模拟NASA提出的下一代遥感平台，从而向科学家和工程师提供了虚拟地球，以便在制作新的感应器或卫星之前研究大气遥测的新优势。

未来的气候变化数据

数据是NASA的主要产品。卫星、仪表、计算机甚至人员都可能频繁进出NASA，但数据尤其是地球观测数据具有永驻价值。因此，NASA必须不仅让其他NASA的站点和科学家，而且要让全球都用上它生成的数据。

仅时时生成的数据量就构成了一大挑战。在研究系统的科学家都难以使用数据集的今天，NASA以外的人们获得可用数据更是难上加难。因此，我们开始研究创建一项气候分析服务（CAaaS），将高性能计算、数据和应用编程接口（API）相结合，以便为在现场与数据共同运行的分析程序提供接口。换句话说，用户可就他们关心的问题提问，并利用NASA系统的运行进行分析，随后将分析结果返回用户。由于分析结果的规模小于生成它的原始数据，这一系统将减少经不同网络传送的数据量，而更重要的是，API可以大大减少用户和数据间的摩擦。

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细说气候是怎么变化的？

全球气候变暖原因

全球气候变暖的原因课分为两类,一是自然因素,另一个是人为因素

1 太阳活动的影响

太阳辐射是地球表层一切物理、化学与生物过程的能源，因而也是气候形成重要的因子，太阳活动对地球温度起到直接的影响作用。很早以前人们就发现太阳黑子现象与地球气候的变化有密切的联系。科学上用太阳常数来表征太阳活动对地球气温变化的影响程度，是一个指标性物理量。太阳常数是指垂直投射在刚处于地球大气层之外的单位面积上的太阳辐射能量，世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1 368 w／m2。由于各种原因，例如大气层的反辐射作用等，地理的气候系统能吸收到的能量只有约240 W／m2，大约是总辐射能量的1／5。而只有当太阳常数变化达到l％时，才可以引起地球表面温度大于1℃的变化.

通过科学探索和研究，人类发现太阳黑子活动周期平均约为11年，但对太阳常数有影响的每年的相对变化量都不会大于4×10-4。。因此太阳常数的长期平均值的变化是极其微小的，还不足影响到地球气温有较大的变化。由此可见，太阳活动的影响并不是气候变暖的主要原因之一。

2.1.2 地球内部的热源

地球内部是一个充满温度很高的液态岩溶的热源。热量自温度场中高温物体向低温物体传播。因此，地球内部的热量会持续不断地向地球外部传播，进而影响地球大气圈层的温度变化。火山活动是地球内部热源释放的重要途径。每次火山活动，都会释放出大量的内部热量，这些热量可以极大地改变局部地区的气候条件。然而，地球表面的大气圈层与外太空相连，地球大气会以传导、辐射的形式把热量传导辐射到星际空间外，还可以通过含有速度较高能量较大的气体分子向外层空间逃逸的形式带走大气的热能。同时，地球表面约有70％的面积被广阔的海洋所占据，海水的蒸发以及从大气顶层上的逃逸，带走了大量的热能，有效地调节了地球表面的气温，使它达到和保持在一个相对稳定的温度上，现在地球表面的平均气温大约是15。C。由于太阳辐射和火山活动历史序列资料的不确定性，以及人们对气候系统如何响应太阳输出辐射变化的认识还很初步，严格地说目前还无法准确评价其对全球和中国气温变化的影响程度。

由于包括海洋、陆地、火山活动、太阳活动等自然变化，科学家将气候变暖一部分原因归结为大气候条件．地球逐渐变暖是地球大气自身调节的结果．

气候变化的解决方案

气候变化，是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。

那么具体而言，什么是气候变化？

气候变化是指气候平均值和离差值2者中的1个或2者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。平均值的升降，表明气候平均状态的变化；离差值增大，表明气候状态不稳定性增加，气候异常愈明显。《联合国气候变化框架公约》第一款中，将“气候变化”定义为：“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外，由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”UNFCCC因此将因人类活动而改变大气组成的“气候变化”与归因于自然原因的“气候变率”区分开来。

造成气候变化的原因是什么？气候变化的原因可能是自然的内部进程，或是外部强迫，或者是人为地持续对大气组成成分和土地利用的改变。既有自然因素，也有人为因素。

在人为因素中，主要是由于工业革命以来人类活动（特别是发达国家工业化过程的经济活动）引起的。化石燃料燃烧和毁林、土地利用变化等人类活动所排放温室气体，导致大气温室气体浓度大幅增加，温室效应增强，从而引起全球气候变暖。据美国橡树岭实验室研究报告，自1750年以来，全球累计排放了1万多亿吨二氧化碳，其中发达国家排放约占80%。

国际应对气候变化有哪些主张呢？尽管还存在一点不确定因素，但大多数科学家仍认为及时取预防措施是必需的。全球气候变化问题引起了国际社会的普遍关注。针对气候变化的国际响应，是随着联合国气候变化框架条约的发展而逐渐成型的。19年第一次世界气候大会呼吁保护气候；1992年通过的《联合国气候变化框架公约》确立了发达国家与发展中国家“共同但有区别的责任”原则，阐明了其行动框架，力求把温室气体的大气浓度稳定在某一水平，从而防止人类活动对气候系统产生“负面影响”；19年通过的《京都议定书》(以下简称《议定书》)确定了发达国家2008～2012年的量化减排指标；2007年12月达成的巴厘路线图，确定就加强UNFCCC和《议定书》的实施分头展开谈判，并于2009年12月在哥本哈根举行缔约方会议。

到目前为止，UNFCCC已经收到来自185个国家的批准、接受、支持或添改文件，并成功地举行了6次有各缔约国参加的缔约方大会。尽管目前各缔约方还没有就气候变化问题综合治理所取的措施达成共识，但全球气候变化会给人带来难以估量的损失，气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受，并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。

我国气候变化史

13年，竺可桢提出了中国历史时期气候周期性波动变化的基本状况。他认为近2000年中，汉代是温暖时期，三国开始后不久，气候变冷，并一直推迟到唐代开始。唐末以后，气候再次变冷，至15世纪渐入小冰期，呈2峰3谷结构，直至20世纪初气候回暖，小冰期结束。汉代、唐代是年均温高于现代约2℃的温暖时期。该研究成果已为气候学界和历史地理学界广泛用。但近些年来，由于新资料的发现和研究方法的改进，许多学者对竺可桢的工作作了补充。其中朱士光等认为2000~3000年以来，中国历史时期气候变化经历了以下几个阶段：

（1）西周冷干气候(公元前11世纪至公元前8世纪中期)；（2）春秋至西汉前期暖湿气候(公元前8世纪中期至公元前1世纪)；（3）西汉后期至北朝凉干气候(公元前1世纪中期至6世纪)；（4）隋和唐前、中期暖湿气候(7~8世纪)；（5）唐后期至北宋时期凉干气候(9~11世纪)；（6）金前期湿干气候(12世纪)；（7）金后期和元代凉干气候(13和14世纪前半叶)；（8）明清时期冷干气候(14世纪后半叶至20世纪初)。

后来许多地理学家对我国的气候变化作了进一步修改，但总的趋势大致如此。

历史时期的气候不仅在气温上有周期性波动，引起冷暖的变化，而且在湿度方面也存在一定的变化。总的说来，暖期与湿期、冷期与干期是相互对应的，但每个冷暖期内部又有干湿波动，不可一概而论。朱士光等研究认为，气温的变化要快于降水量的变化，而降水量的变化幅度又大于气温变化的幅度。在历史时期，气候冷暖波动与干湿波动有明显的相关性，但不完全同步。

21世纪的气候变化——令人担忧的同时也要反思

古文明的没落给我们警示

孤耸于太平洋的复活节岛是地球上最偏远的地区之一。拉诺·洛拉科火山口那亘古沉默的巨石人像是古文明留给我们的唯一见证。在人类对环境的过度开发中，古文明消失了。而在部落之间无休止的争斗中，掠夺性的砍伐使大片的森林迅速地从地球上消失殆尽，水土不断流失、鸟类濒临毁灭，维系人类生存的粮食及农业系统屡遭破坏。灾难迫在眉睫，警钟已鸣，但为时已晚，崩溃性的危机在所难免。

复活节岛的故事令人惊惶，它警示我们，不善待生态将会给地球带来怎样的恶果。21世纪气候的变化正是这一故事在全球的延伸，差别在于：在复活节岛，击垮人们的是无法预测和难以控制的危机，而在当今，无知绝不是我们开脱的理由。我们有证据也有能力避免危机，我们知道一切照旧将会带来怎样的后果。

1963年，也就是古巴导弹危机后最严峻的冷战期间，约翰·肯尼迪总统曾经指出：“在这个星球上，人类是不可分割的，具有共同的脆弱性，这是我们这个时代不容争辩的事实。”当时，笼罩全世界的是核的魔影，40年过后，笼罩着我们的则是气候变化危机，这已是不争的事实。

气候变化使人类面临着双重灾难的威胁。①气候变化直接威胁人类发展。世界各国人民都受气候变化的影响，但那些最贫困的人们将首当其冲，受到最直接的危害，的匮乏往往使他们束手无策。这一灾难离我们并不遥远。如今，这一灾难已显山露水，它减缓了我们实现千年发展目标的进程，加剧了各国内部以及各国之间的不平等。如果对此置之不理，人类发展将在21世纪跌入倒退的深渊。②气候变化将给未来带来灾难。同冷战期间的核对峙一样，气候变化不仅威胁贫困的人们，也威胁着整个星球，威胁着我们的后代。目前我们所走的是一条不归路，必将导致生态灾难。全球变暖的速度，变暖的准确时间，以及产生怎样的影响目前还不得而知，但是，地球巨大冰盖的瓦解正在加速，海洋正在变暖，雨林系统正在崩溃，其他一些后果业已成为现实。这些危险有可能引发一连串的后果，彻底改变我们星球的人文和自然地理状况。

我们这一代有能力也有责任改变这种后果。直接危险正在向世界上最贫困的国家及其最弱势群体严重倾斜。然而，没有永远风平浪静的港湾。富裕国家及其人民尽管没有直接面对日渐逼近的灾难，但最终也难以避免这些灾难的影响。因此，预先取措施缓和气候变化，将是全人类（包括发达国家后代）避免未来灾难的基本保障。

气候变化的核心问题，是地球吸收二氧化碳和其他温室气体的能力正在受到严重影响。人类生活已超出了环境的恢复能力，在生态方面，人类已经欠下了后代无力偿还的巨债。

气候变化促使人们以一种全新的视角思考人类的相互依存性。不管何种原因将我们分开，人类共享地球，就同复活节岛的岛民一同分享他们的岛屿一样。连接人类社会的纽带没有国界之分，也不受代与代之间的限制。任何国家，不论大小，都不能无视他人的命运，将今日的行为给未来人造成的后果抛诸脑后。

我们的后代将以我们面对气候变化做出的反应来衡量我们的道德价值。这种反应将成为当今政治***如何取行动信守诺言、消除贫困并建设更包容世界的证据。如果我们的行为使大部分人类更加边缘化，那么就是对国家之间社会公平与公正的蔑视。气候变化还向我们提出一个尖锐的问题——如何看待我们与后代之间的关系？行动是张晴雨表，反映了我们对跨代社会公平与公正的承诺，是后代对我们的行为做出评断的依据。

有些迹象令人鼓舞。几年前，气候变化怀疑论大行其道。气候怀疑论者得到了大型公司的慷慨赞助，他们的理论受到媒体大肆宣扬，某些也对他们言听计从，从而误导了公众的理解。今天，每位诚信的环境科学家都认为气候变化已是一项严重的事实，而且气候变化与二氧化碳排放有关。世界各国也认为如此。科学上达成一致并非意味着对全球气候变暖原因及后果的争论就此结束：气候变化科学所研究的是可能性，而非必然性，但至少如今的政治辩论是以科学为依据的。

然而，科学证据与政治行动之间存在着很大差距。到目前为止，绝大多数都没有达到气候变化减排要求。最近，间气候变化专门委员会公布了第四次评估报告。大多数都对此有所反应，承认气候变化勿庸置疑，需要取紧急行动。八国集团连续召开了会议，重申取具体措施应对气候变化的必要性。它们承认巨轮似乎正朝着冰山航行，这是个不祥的征兆。遗憾的是，它们还没有断然取措施，为温室气体确定一条新的排放路线。

时间所剩无几，这是不争的事实。气候变化这一挑战必须要在21世纪得到解决。目前尚没有什么技术能够立竿见影。虽然时间跨度很长，但这绝不能成为敷衍和犹豫不决的借口。为找到有效的解决方案，各国必须解决全球碳预算中的存量与流量问题。由于排放增加，温室气体存量日益上升。但是，即使我们从明天开始停止排放，温室气体存量的下降速度也十分缓慢。这是因为二氧化碳排放后将长时间停留在大气中，而气候系统的反应却很缓慢。这种系统固有的惰性意味着，要经过很长时间，今天碳减排的效果才能显示出来。

成功减排的机会大门正在关闭。在不造成危险气候变化的前提下，地球吸收二氧化碳的能力是有限的，而我们正在逼近这一限度。我们没有多少时间确保这扇机会之门依然敞开。我们要在这段时间内，向低碳能源系统过渡。这是一个高度不确定的领域。但确定的是，如果仍然像过去一样，那么世界将难逃原本可以避免的“双重灾难”——近期人类发展倒退和后代面临生态灾难的危险。

如同复活节岛遭遇的灾难一样，结果是可以避免的。目前《京都议定书》的承诺期将于2012年结束，借此机会，我们可以制定多边战略，重新界定全球生态依存关系的管理方式。各国在协商议定书时指出，首先应确定21世纪的可持续碳预算，并在承认各国责任“共同但又有差别”的情况下，制定碳预算的实施战略。

要想取得成功，世界上最富裕国家必须发挥带头作用。这些国家的碳足迹是最深的，但同时具备尽快进行大幅度减排的技术和资金能力。但是有效的多边合作框架要求所有排放大国（包括发展中国家）都要积极参与。

优化能源结构、提高能效、调整产业结构、研发应用低碳技术、转变观念增强低碳消费意识等被人为是全球应对气候变化的重要途径。 能源效益是一个非常广义的名词，包含了所有消耗较少能量得出同样功效（例如：光、热和动能）的方法。节能汽车、省电照明、改良的工业程序、建筑的隔热设备和其它相关的技术。节能与省钱常常同出一辙，所以提高能益往往可以提高利润。

用得少一些，效果好一些

能源效益往往有多重效果。例如，一台节能洗衣机或洗碗碟机可用较少的水量。节能也可提供较多舒适。例如，一座隔热性能较佳的房屋可在冬季感受和暖，而在夏季感到清凉，有益人体健康。一台节能冰箱可制造较少噪音，不会结霜，外壳也不会凝固，也可维持较长时间。节电照明可提供较亮的光度。所以概括而言，节能就是：“用少一些，得出更好效果”。

能源效益拥有巨大的潜能。节能的方法很简单，包括在你的屋顶安装隔热板，用超绝缘的玻璃窗，或购买高能效的洗衣机取代已损坏的。所有这些例子既可省钱也可节能。但最大的节能不是来自琐碎的步骤，真正的得益来自整个概念的重新思考，例如“整个房子”“整台汽车”或甚至“整个运输系统”。只要你今天开始节能，你便发现真正的能源需求只是你以往所消耗的百分之10-25。

拿房子来做例子。只要适当地把整个外壳（从屋檐到地库）绝缘，屋子对暖气的需要便会减少，而你只需要较小与较便宜的暖气系统。你只要付出少量隔热装置成本，便可省回三分之一的能源。进一步进行隔热和装置高效益通风系统，更可节省九成的暖气。

另一个例子是，在夏季常用的空调。也许可以改善空调系统本身的效益，但更可以从整个系统出发，先增加楼宇的散热效能，然后购置高效能的电脑、复印机、照明和通风系统，使人们晚间便不用开空调。当然，如果楼宇是建在通风良好的地区，人们甚至不用空调呢！

为什么不是都愿意进行节能呢？在美国，根据美国能源效益经济协会的统计，在2000年平均每人的能源消耗量已回到13年水平，而在这27年间，美国每人的经济生产（GDP)上升了百分之74。所以，很多人已经尝到了节能的好处。

但这只是一个开始。要真正开发节能的庞大潜力，必须得到的配合。为达到目标，最重要的办法是制定房屋、办公室、汽车和电器等等的最低能效标准，反映最低的生命周期成本。消费者有权知道他们购买的产品是否达到最低标准。不过，往往忽视了能源效益标准的重要性，或者标准本身欠缺了约束力。应该把握机会，推动能源效益技术的革新和改善。 风能是世界发展最快的能源，也是相对简单的技术能源。在一道高耸的巨塔和转动的扇叶背后，藏着轻量物料、空气动力和电脑操控系统之间的一套复杂相互作用。电力从旋转轮，通过变速齿轮箱，然后送到发电机，虽然有些涡轮机不用齿轮箱也可直接推动。

中国风电装机容量在2005年和2006年都实现了超过100%的年增长率，2007年预计总装机容量可以达到560万kW。也因为市场持续扩大带来的规模经济，风电的生产成本在过去15年里已经下降了一半，而且会随着技术的成熟和市场的扩大继续下降。甚至在一些风能潜力高的地方，风电已经可以与新的燃煤电站相竞争。

预计到2020年，中国风电总装机可以达到12212万kW。 太阳能在全球很多角落都被使用，而且只要适当开发，具备潜力提供现在世界能源消耗量几倍的能源。太阳能可以直接产生电力，或用于加热与冷却。太阳能未来有多少潜力，全视乎我们人类是否全力抓紧开发的机会。利用太阳能量的方法有很多。植物通过光合作用把阳光转化成化学能，于是人们通过吃植物和燃烧木材吸收能量。而我们常常提及的“太阳能”，就是直接把阳光转化成热能和电力给我们使用。太阳能最基本的两种包括“太阳热能”和“光伏能”。

太阳光伏：这是直接从光转化成电力。电力产生的秘密是利用可以释放电子（负极粒子）的半导体物料来产生电能。光伏电池中最常用的半导体物料是硅，一种常见于沙的元素。所有光伏电池都有最少两层半导体，一边正极一边负极。当光照射到半导体，两层物料之间产生的电场便会推动电子移动，产生直流电。光度越强，电流便越大。

所以，光伏系统不需要灿烂阳光也足以发电。它也可在阴霾的日子发电，而产生的能量是与云的密度成正比。由于太阳光从云的反射，少云的日子甚至比万里无云的晴空产生更高能量。

现在常见的小电器，包括计算机，便是利用非常小的光能电池推动。光伏能也可对没有电网供电的地区提供电力。人们已经开发了一种名为“太阳能冷冻系统”的冰箱。经过测试后，已经获得一些人道救助组织的用以协助没有供电的地区储存疫苗。一些不想依赖电网供电的人还可以用来冷藏食物。 地热供暖，即通常我们所说的地面、地板辐射供暖或地热辐射供暖。传统的暖方式以散热片为主。使用散热片热量集中在上面，用户有头晕而脚凉的感觉，使用不舒适，目前地板辐射暖比较符合“舒适家居”的理念。

冰岛87%的家庭使用地热供暖。 一个潜在的方案被称为“人造火山”，即将硫微粒喷射到高层大气。如图所示，硫颗粒就像一面巨大

的遮阳伞，阻滞阳光和热量，将其反射回太空。火山灰中就含有硫。本周，艾西洛玛国际气候干预技术大会将在美国加利福尼亚州的帕西菲克格罗夫市召开，与会代表将详细讨论“人造火山”及其它应对全球气候变化的紧急方案。此次会议将尝试起草世界上第一个地球工程学研究道德行为规范。

美国企业研究所地球工程学主任塞缪尔-瑟斯特罗姆（Samuel Thernstrom）指出，这并不代表这些应急方案会在不久的将来投入使用。美国企业研究所是一家总部设在华盛顿的政策研究机构。不过，专家应该认真考虑这些方案，包括人为改变气候。瑟斯特罗姆说：“我们应该加深对地球工程学的了解。气候变化不是一个能在短期内得到解决的问题，至少我们在有生之年是解决不了了。但是，我们可以对气候变化加以控制。” 专家称，沙漠造林或许能够吸收大气中更多的温室气体，比如二氧化碳，这一地球工程学创意已经扎

根于非洲。例如，非洲13个国家正在建立“绿色长城”，希望让树林在阻止撒哈拉沙漠扩张的同时，吸收更多的二氧化碳。“撒哈拉森林”的组织者在可再生能源设施沿线植树造林，这些设施专门为世界各地的沙漠地区所设计。

美国气候研究所（Climate Institute）气候项目首席科学家迈克尔-麦克拉肯（Michael MacCracken）表示，如果温室气体排放量继续飙升，“绿色沙漠”可能没有足够多的吸碳能力以降低大气中的二氧化碳含量。气候研究所是一个总部设在美国华盛顿的非营利机构。不过，麦克拉肯同时指出，在一个低碳世界中，沙漠造林可能不失为一个减少二氧化碳排放的良策。 “生物炭”或许与土壤一样年代古老，但专家表示，亚马逊流域印第安人制作“生物炭”的做法可能

是抗击全球气候变化的好办法。据国际生物炭倡导组织介绍，生物炭数量丰富，渗透性强，可以通过加热农业废料制造，一旦重返土壤，它们可以在接下来的数百甚至数千年里在土壤中吸收碳。相比之下，森林的吸碳能力有限，因为如果树木被砍伐或死去，温室气体即会溜掉。瑟斯特罗姆将生物炭归于他“值得探索”的类别，麦克拉肯同样持这种观点，他认为，除了吸收二氧化碳，生物炭还有改善土质的好处。 海藻可能是绿藻类层（pond scum的“近亲”，但在推动种植海藻以降低二氧化碳排放的科学家眼中，

它们显然具有更为“高尚”的地位。在这张照片中，印度尼西亚巴厘岛的妇女正在收获海藻。据韩国釜山国立大学“海藻清洁发展机制项目”介绍，地球上一半的光合作用发生在海洋，而在海洋中，光合作用主要发生于一种称为浮游植物的微小海洋植物身上。

浮游植物是无法在地里种植的。相比之下，沿海地区可以轻易种植海藻，科学家希望将这作为增强海洋吸碳能力的潜在方案。麦克拉肯表示，除此之外，人们还可以在收获海藻以后，将其变成可再生燃料，这确实是一举两得。在光合作用中，阳光将二氧化碳转变为能量的过程。 据科学家介绍，如果将屋顶刷成白色，如照片中这些建在百慕大汉密尔顿的房屋，它们可以反射更多

的阳光，这或许是解决气候变化最简单的地球工程学方案之一。美国劳伦斯-伯克利国家实验室的研究人员表示，黑屋顶的反射率约为10%至20%，相比之下，白屋顶的反射率则达到70%至80%。美国气候研究所的麦克拉肯说，此外，白屋顶还有一个好处：屋顶反光的建筑物里面不会像普通建筑物那么热，从而会降低空调的用电量。 专家介绍，向海洋中人工撒铁可以刺激称为浮游植物的微小海洋植物的生长，而这种海洋植物可以吸收二氧化碳。图中所示是南极洲附近的浮游生物。通常情况下，铁物质

可由大风吹入海洋，刺激海洋生物生长。科学家在世界各地实施了大量初步的撒铁实验，获得了不同程度地成功。在其中一次实验中，生长受到铁物质刺激的植物不久即被虾类动物吃掉，令实验效果大打折扣。

麦克拉肯表示，无论人工向海洋撒铁的尝试结果如何，寻找一条适合地球工程学的抗击气候变化之法都至关重要，因为许多方案都会持续时间很长：“将一种责任强加给我们的后代。这显然是个大问题”。不过，瑟斯特罗姆和麦克拉肯均认为，地球工程学方案或许是当前唯一可行的办法。麦克拉肯说：“地球工程学很大程度上就像是化学疗法，你也不想接受这种治疗，但它的疗效确实比替代疗法强。”